《天然气发电厂-燃气-蒸汽联合循环发电机组演示教学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《天然气发电厂-燃气-蒸汽联合循环发电机组演示教学（159页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、燃气 蒸汽联合循环介绍 V94 3A技术特点 主要内容 联合循环机组的特点燃气轮机型号燃气电厂的分类和分布西门子燃气轮机的技术特点 联合循环机组的特点 效率高排放少出力受环境温度影响大可靠性高占地少耗水量少自动化程度高 运行人员少 联合循环机组的特点 效率高 350MW级联合循环机组效率可达到58 比常规机组高出15 18 折合标煤212g kwh 比常规1000MW发电煤耗 290 300g kwh左右 低很多 联合循环机组的特点 排放少 最低的环境污染排放 天然气发电 二氧化碳排放量约为燃煤电厂的42 氮氧化物排放量则不到燃煤电厂的20 二氧化硫排放几乎为零 可明显减轻日益严重的环保压力
2、联合循环机组的特点 可靠性高 燃气发电实现 自动 保护投入率100 启停速度快系统相对简单 辅机相对较少 整机可靠性高可真正实现AGC控制 联合循环机组的特点 出力和环境温度关系 联合循环机组的特点 出力和环境温度关系 环境温度升高时 空气密度减小 燃气轮机的吸气容积流量基本恒定 所以 环境温度升高 必然导致燃气轮机质量流量减小 出力下降 燃气轮机中压气机的耗功是随环境温度的升高而增大的 而透平的膨胀功并不随环境温度升高而增大 所以 环境温度升高时 燃气轮机的效率必然下降 联合循环机组的特点 占地少 与同容量火电厂相比 联合循环电厂占地面积只有火电厂的30 40 建筑面积也只有火电厂的20 联
3、合循环机组的特点 耗水量少 燃气轮机不需要大量冷却水 单循环机组只需火电厂2 10 联合循环机组只需同容量火电厂的1 3左右 联合循环机组的特点 自动程度高 运行人员少 联合循环电厂采用先进的集散式控制系统 控制人员可以大大减少 一般只有同容量火电厂人员的20 25 燃机和联合循环机组型号 主要燃机厂家美国GE 哈尔滨电气日本三菱 东方电气德国SIEMENS 上海电气法国ALSTOM 无转让 通过以市场换技术 国外燃机厂家已经将制造技术分别转让给国内三大动力集团关键部件在国内的合资厂生产 燃机和联合循环机组型号 燃机种类重型 工业用 大型 一般出力在4万kW以上 轻型 航空改型 小型 一般出力
4、在4万kW以下 频率 50HZ 60HZ 燃机和联合循环机组型号 美国GE燃机型号 LM6000 轻型 PG9171FA 重型 PG6541B 6BPG6101FA 6FAPG7111EA 7E 60HZ PG9171E 9EPG9351FA 9FA 9FB9H 燃机和联合循环机组型号 1 PG 箱装式发电设备 PackageGeneration 2 系列号 3 5 6 7 93 输出功率 以英制马力为单位的近似值4 轴的数量 单轴或双轴5 型号 B E F G H等 燃机和联合循环机组型号 联合循环机组型号 GE S109FAS STAG STeamAndGas字首1 燃气轮机的台数0 没有
5、意义9 燃气轮机系列号FA 燃气轮机型号 燃机和联合循环机组型号 S209E2台9E燃机组成的联合循环一般1套9E组成的联合循环机组出力约180MW左右 2 S109FA2套9FA组成的联合循环 每套1台燃机一般1套9F组成的联合循环机组出力约400MW左右 燃机和联合循环机组型号 德国SIEMENS 上海电气燃机型号SGT5 2000E SGT5 4000FSGT表示SiemensGasTurbine2000E 4000F相当于GE的9E 9F系列联合循环机组型号SCC5 4000FCC表示联合循环表示1套9F系列燃机组成的联合循环机组 燃机和联合循环机组型号 燃机和联合循环机组型号 日本三
6、菱 MHI 东方燃机型号D F G HM501D M701F M701H联合循环机组2 M701F2台燃机 9F系列燃机及联合循环出力 燃机和联合循环机组型号 常规燃机 第二代 单循环出力为150MW等级 燃烧温度低于1205 也即 E 级及以下燃机先进的燃机 第二代 单循环出力为250MW等级 燃烧温度约1315 也即 F 级燃机最新型燃机 第三代 单循环出力为300MW等级 燃烧温度约1425 也即 G 或 H 级燃机 燃机和联合循环机组型号 最新型燃机GE公司的9001H型 有定货 西门子公司的SGT5 8000H型 开发成功 三菱公司的M701G型 10几台运行 没有转让国内 最新型燃
7、机介绍 GE公司MS9001H燃气轮机 第1台MS9001H燃气轮机与1台汽轮机组成的S109H联合循环电站额定功率为480MW 热效率60 NOx排放浓度25ppm 于2003年9月正式投入商业运行 H型燃气轮机的压气机压比为23 空气流量为685kg s 压气机的进口导叶 IGV 和前4级静叶 VSV 均可调 以控制空气流量 适应环境温度的变化和不同运行工况的要求 GE公司MS9001H燃气轮机 4级轴流透平气缸采用蒸汽冷却 前2级采用闭式循环蒸汽冷却 第3级为空气冷却 第4级无冷却 闭式蒸汽冷却替代了叶片燃气通道侧的气膜冷却 加大了叶片壁中的温度梯度 这种冷却方法使叶片材料中产生更高的热
8、应力 所以第1级透平叶片使用单晶超级合金材料 并涂以陶瓷隔热涂层 GE公司MS9001H燃气轮机 常规的燃气轮机中 用压气机排气冷却第1级喷嘴 经过第1级喷嘴后 燃气温度将下降155K 而H级机组中 经过第1级喷嘴后 燃气的温降小于4K 从而使转子进口燃气温度达到1400 等级 比F级机组提高100K 但燃烧室中的燃烧温度并未提高 保证机组的NOx排放水平不提高 西门子公司SGT 8000H燃气轮机 2007年冬季第一次点火 并准备于2008年开始进行简单循环运行鉴定 它是完全用空气冷却的机组 也是世界上最大的完全空气冷却的燃气轮机 13级轴流式压气机 压比19 进口导叶和前3级静叶可调 确保
9、机组部分负荷运行时具有高的效率 易于启动 西门子公司SGT 8000H燃气轮机 4级轴流透平 前3级均采用空气冷却 第4级无冷却 转子前燃气温度1427 第1级动静叶采用单晶超合金材料并涂以耐热涂层 已具有承受近1500 高温的能力 第2级叶片上涂敷了热障涂层 由SGT 8000H机组组成的联合循环的额定净输出功率超过530MW 效率超过60 三菱重工 G系列燃气轮机 三菱重工 MHI 的G系列燃气轮机用于60Hz的是501G机型 用于50Hz的是701G机型 MHI的G型机相对于F型机来说 透平进口温度从1400 级提高到了1500 级 701G2 燃机输出功率334MW 效率39 5 联合
10、循环功率489 MW 效率58 7 三菱重工 G系列燃气轮机 701G2型压气机分别为14级 压比21 空气流量738kg s 保持原来25x10 6的NOx排放水平 4级透平 第1级和第2级动叶采用定向凝固浇铸法制造 透平采用空气冷却 燃气电厂的分类 简单循环只有燃机和旁路烟囱联合循环包括燃气轮机 蒸汽轮机 余热锅炉 发电机等 燃机电厂的布置方式 布置方式单轴 燃机 汽机 发电机在同一根轴上多轴 燃机 汽机和发电机不在同一根轴上一拖一 1台燃机拖动1台汽机二拖一 2台燃机拖动1台汽机 GT G HRSG G GT HRSG ST G 二拖一多轴联合循环机组 二拖一多轴联合循环机组效果图 GT
11、 HRSG ST G HRSG GT G ST 一拖一单轴联合循环机组 GE 三菱 SIMENS ALSTOM 一拖一联合循环电厂示意图 造价及成本情况 机组越大 单位投资越小对9E系列 3600元 千瓦左右对9F系列 3400元 千瓦左右对9E系列 每立方米天然气发4度对9F系列 每立方米天然气发5度 西气东输天然气管线及电厂分布 公司气源管道 燃气电厂的分布 GE 燃气电厂的分布 三菱 燃气电厂的分布 西门子 燃气轮机主要辅助设备及系统 燃气轮机压气机燃烧器 室 透平燃机进气系统冷却和密封系统 燃机罩壳消防系统燃料模块燃机控制系统润滑油 顶轴油系统燃机液压油系统 V94 3A燃气轮机概况
12、V94 3A燃气轮机的设计基于西门子可靠的V94 2机型 V94 2坚固耐用的特性已通过200多台机的7万次启动和400多万运行小时得到验证 V94 3A燃气轮机从1997年英格兰的首台机组开始 已安装 72 200多台 总运行小时数为1546000当量运行小时 中国首台V94 3A燃气轮机2005年安装于上海石洞口电厂 V94 3A燃机结构 V94 3A燃机结构 天然气管道排气管道冷却空气管道 V94 3A燃气轮机主要设计特点 V94 3A燃气轮机 V94 3A燃气轮机 质量流量 V94 3A燃气轮机主要设计特点 与发电机连接方式 采用冷端驱动通过3S离合器与蒸汽轮机连接 HRSG GT G
13、 ST SIMENSV94 3A 西门子单轴方案 西门子采用SSS离合器的单轴方案 优点 当汽轮机发生故障或检修时 燃气轮机可以作单循环运行 增加了运行灵活性 启动快 启动机耗功少 不需要大容量的辅助锅在启动时为汽机提供冷却蒸气 冷凝器在运转层 减少土建工期与费用 V94 3A 轴系布置示意图 SSS离合器 A 爪B 离合器齿C 滑动部件D 花键E 输入轴F 输出环G 棘轮齿 SSS离合器 工作原理 当输入轴E转动起来 滑块C会随着它转动直到一个棘轮齿G会接触到输出离合器环 F 上面的爪 A 的一端来阻止滑块的转动超过输出离合器环 SSS离合器 工作原理 当输入轴连续地转动 滑块会沿着输入轴的
14、花键轴向移动 当棘轮齿与爪端接触 离合器啮合齿会精确地对中准备内啮合并且将沿直线光滑地滑动 随着滑块与输入轴啮合 爪会和棘轮齿脱离连接来允许棘轮齿进入侧面连接 SSS离合器 工作原理 当滑块通过连接输入轴的终端来完成其移动 此时 离合器齿完全啮合而爪不承受任何负载 来自输入轴的驱动力矩才被传输 V94 3A燃气轮机 转子 V94 3A燃气轮机 转子 转子将压气机和透平段连接在单个轴上 并支撑在两端的轴承上 转子由前后轴头 一个中空段以及19组轮盘以及起联接作用的中心螺栓组成 空心轴和轮盘用一个中心拉杆拉紧在一起 轮盘与轮盘之间通过端面齿对中 在机组正常工作时通过端面齿来传递扭矩 V94 3A燃
15、气轮机 转子 V94 3A机组轮盘通过端面齿可以单个轮盘自由膨胀 同时通过中心拉杆可以保证转子的中心度相同 从而有效地避免了各级轮盘胀差对转子变形的影响 各级叶片可以轴向拆卸安装 由于气缸均为中分面结构 所以在进行叶片检修时可以不必将转子吊出 而直接开缸对叶片进行检查与调换 V94 3A燃气轮机 转子 特点 1 叶轮之间通过端面齿啮合 2 叶轮之间通过中心拉杆轴向固紧 3 轮盘通过端面齿可以单个轮盘自由膨胀 4 各级叶片轴向拆卸安装比较方便 V94 3A燃气轮机 转子 设计优势 转动平稳 重量轻 高刚度的设计特点使转子可以满足快速启动的要求在任何运行条件下各级轮盘均可以单独自由膨胀在第一次完成
16、动平衡后在检修期间拆装轮盘后不用再做动平衡 V94 3A燃气轮机 转子 最佳的透平冷却空气抽取方式 冷却空气取自压气机不同的最佳压力级 经过紧固螺栓与叶轮之间的间隙而进入透平段 冷却空气通过轮盘或持环上的孔通入各级动静叶片 已达到冷却叶片的目的 V94 3A燃气轮机 转子 V94 3A燃气轮机 转子 快速启动 由于转子采用中空设计 重量轻 利用发电机作为启动的电动机 可使其在6分钟内达到额定转速 V94 3A燃气轮机 压气机 型式 轴流式额定转速 3000r min叶片级数 15级压气机压比 17进口导叶 可调 V94 3A燃气轮机 压气机 原理 气体从进口流入压气机 经收缩器时流速得到初步提高 进口导叶使气流改为轴向 同时还起扩压管的作用 使压力有所提高 转子在外力作用下作高速转动 装在转子上的动叶片推动气流 使气流获得很高的流速 高速气流进入导叶 气流动能降低而压力升高 相邻导叶叶片间的通道相当于一个扩压管 气体流经每一级连续进行类似的过程 使气体压力逐渐升高 压气机静态压力分布 V94 3A燃气轮机 压气机 V94 3A燃气轮机 压气机 1 IGV系统2 防喘放气系统3 进气系统
